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生物技术

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胰岛素晶体
胰岛素晶体

生物技术(英语:biotechnology)指利用生物体(含动物,植物及微生物的细胞)来生产有用的物质或改进制程,改良生物的特性,以降低成本及创新物种的科学技术。根据不同的工具和应用,它往往与生物工程生物医学工程的(相关)领域重叠。

千百年来,人类在农业食品产业,和医药已经采用生物技术[1]。早期的生物技术,可追溯至远古时代。古埃及人利用酵母菌酿酒[2]

之后,包含传统式利用微生物之酦酵技术来做食品发酵英语Fermentation in food processing,或是酦酵生产抗生素等,都是生物技术的利用的例子。现代生物技术,在1950年代DNA结构的发现以来,分子生物学急速发展,将传统的生物技术进行了一次大革命。例如利用基因克隆技术,将胰岛素克隆到大肠杆菌中生产。开启了现代生物技术学之工业价值。[2]在20世纪末和21世纪初,生物技术已扩大到包括新的和不同的学科如基因组学基因重组技术,应用免疫学和开发医药治疗和诊断测试英语Diagnostic test[1]

定义

生物技术包括了许多依人类需求而调整生物的程序,包括早期的动物驯养、种植植物、及利用人工选择杂交种方式进行的品种改良。现代的生物技术包括了基因工程细胞培养组织培养等技术。美国化学学会定义生物技术为:“应用生物或是各领域的系统及程序来了解生命科学,并提升像药物、农作物或牲畜等产品或农产品的价值。”[3]欧洲生物技术联合会英语European Federation of Biotechnology的定义,生物技术是自然科学及生物、细胞及分子相关产品及服务的整合。[4] 生物技术和许多纯生命科学的领域有关(如细胞培养生物化学细胞生物学胚胎学基因微生物学分子生物学)。生物技术也和一些生物圈以外的知识和方法有关,例如

历史

许多形式的人工农业明显符合“利用生物技术系统来制造产品”这一广泛定义。并且能确定的是,植物的种植可以被看作是最早的关于生物技术的杰作。

生物技术的应用

生物技术应用在四大产业领域,包括医疗保健(医疗),作物生产和农业,非食品(工业)使用作物及其他产品(如生物降解塑料植物油生物燃料),和环境用途应用。

医疗领域

DNA微阵列芯片 – 一些芯片可以同时做多达一百万次验血。
DNA微阵列芯片 – 一些芯片可以同时做多达一百万次验血。
基因克隆技术。
基因克隆技术。
排序基因的专用电脑。
排序基因的专用电脑。

在目前这方面的研究受到极大的注目。像是干细胞应用于再生医学领域,如人工脏器及神经修复等。或是以蛋白质结构解析数据,对于功能性区域(domain)来开发相对应的抑制剂(如:酶抑制剂)。利用DNA微阵列,或是蛋白质芯片,寻找致病基因。或是利用抗体技术,将毒素送入具有特殊标记的癌细胞。或利用基因克隆技术,进行基因治疗等。基因治疗利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内,使之表达目的基因产物,从而使疾病得到治疗,为现代医学和分子生物学相结合而诞生的新技术。基因治疗作为新疾病治疗的新手段,给一些难治疾病的根治带来了光明。

农业

人口快速膨胀,食粮问题正是生物技术应用的切入点。在基因克隆农作物的开发下,除了克隆进入抗虫害基因、抗冻基因外,例如含有维生素A稻米也问世。在有限耕地下,克隆农作物解决了品质上的问题。除此之外,观赏用的花卉等,也靠着组织培养的技术,将高品质的花卉复制生产,提高花卉价值。著名的像是台湾的蝴蝶兰。另外,经过遗传工程技术,能产生凝血因子的乳牛也提供医疗用途。生物肥料主要利用微生物技术制作的肥料种类。生物肥料不仅给作物提供养料、改善品质、增强抗寒抗虫害能力、还改善土壤通透性、保水性、酸碱度等理性化特性,可为作物根系创造良好生长环境,从而保证作物的增产。生物农药利用微生物、抗生素和基因工程等产生有杀灭虫病效果的毒素物质,生产出广谱毒力强的微生物菌株制作而成的农药。它的特点不像化学农药般见效快,但效果持久。与化学农药比,害虫难以产生抗药性。对环境影响小。对人体和作物的危害性小。但是使用范围和方法有限制等等。[2]

生化武器

生化武器,相关发展例子包含植入眼镜蛇毒液基因的流感病毒和含有芽孢炭疽杆菌。基因武器的特点是生产成本低、杀伤力大、作用时间长。对方使用难发现、难预防、难治疗。使用方法简单,施放手段多。只伤害人,不破坏武器装备、设施。而且一旦使用会产生强烈的心理威慑作用。[5]

工业应用

工业生物技术(称为主要是在欧洲为白色生物技术)是用于工业用途的生物技术的应用,包括工业发酵。它包括使用微生物例如细胞,或细胞成分例如,以产生在行业工业上有用的产品,例如化学品,食品和饲料,洗涤剂,纸和纸浆,纺织品和生物燃料[6]在工业上,利用工业菌种的特殊代谢路径,来替代一些化学反应。除了专一性提高,也在常温常压下,节约能源。也由于专一性高,产生的废弃物量低,也因此被称为绿色工业。

环境保护

当环境受到破坏,可以利用生物技术的处理方式,让环境免于第二次受害。生物具有高度专一性,能针对特殊的污染源进行排除。例如运输原油的邮轮,因事故,将重油污染海域,而利用分解重油的特殊微生物菌株,对于重油进行分解,代谢成环境可以接受的短链脂肪酸等,排解污染。此外,土壤遭受重金属污染,亦可利用特定植物吸收污染源。

教育生物技术

应用于传播生物技术和这一领域的培训 (被称为橙色生物技术)。它制定涉及生物技术主题(例如重组蛋白的生产)的多学科和跨学科材料和教育战略,包括全社会可接受的,包括有特殊需要的人,例如听力和/或视力损伤的人。

生物技术范畴

基因复制
基因复制
基因层次操作
蛋白质生物技术
细胞生物技术
微生物生物技术 
环境生物技术  
生物资讯
工业应用

相关条目

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 生物老师在黑板投影的人是你自己去解决"Incorporating Biotechnology into the Classroom What is Biotechnology?", from the curricula of the 'Incorporating Biotechnology into the High School Classroom through 案恩奥昂安安安匎Arizona State University's安啖安她谈谈安安我的心中的一个人都是在我身边有没有想起你有一直有效改善空间也很少会 BioREACH program', accessed on October 16, 2012). Public.asu.edu. Retrieved on 2013-03-20.
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 辞条:生物科技. 国立师范大学. [2011-07-03] (中文(台湾)‎). 
  3. ^ Biotechnology 互联网档案馆存档,存档日期2012-11-07.. Portal.acs.org. Retrieved on 2013-03-20
  4. ^ [ 存档副本 (PDF). [2014年12月29日]. (原始内容 (PDF)存档于2015年8月7日). ]
  5. ^ 茱蒂‧蜜勒等. 《细菌战;美国生化武器之秘》. 时报文化. 2002年初版. ISBN 957133605X (中文(台湾)‎). 
  6. ^ Industrial Biotechnology and Biomass Utilisation 页面存档备份,存于互联网档案馆

延伸阅读

外部链接

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